エアシャワーのHEPAフィルター

空気中の微細な粒子を効率よく除去する「HEPA（ヘパ）フィルター」は、クリーンルームやエアシャワー、空気清浄機など幅広い分野で活用されています。

本記事では、HEPAフィルターの定義や構造、捕集効率、他のフィルターとの違い、主な使用用途、交換の目安について詳しく解説します。清浄度管理の要となるこのフィルターについて、正しい知識を深めていきましょう。

HEPAフィルターとは

HEPAフィルターの定義（JIS Z 8122・EN1822などに基づく）

HEPAフィルターは、日本語では「高性能エアフィルター」と呼ばれます。日本産業規格の「JIS Z 8122」では、「定格風量で粒径が0.3μmの粒子に対して99.97％以上の粒子捕集率を持ち、かつ初期圧力損失が245Pa以下の性能を持つエアフィルター」と定められています。

世界的には欧州規格の「EN1822」も広く用いられており、こちらでは「H13」や「H14」といったクラスに分類されます。いずれにしても、目に見えないほど微細な汚れをほぼ完璧に食い止めることができる、非常に信頼性の高いフィルターを指します。

「0.3μmの粒子を99.97％以上捕集」の基準とは

この「0.3μm（マイクロメートル）」という数字には、実は大きな意味があります。空気中の粒子には、フィルターの繊維にぶつかりやすい大きなものと、不規則に動き回って繊維に捕まる非常に小さなものがありますが、その中間にある0.3μm付近の粒子が、最もフィルターを通り抜けやすい（捕集しにくい）とされているからです。

「最も捕らえにくいサイズの粒子を99.97％以上カットできる」からこそ、それ以外のサイズの粒子もほぼ確実に除去できるという理論的な裏付けになっています。1万個の粒子のうち、わずか3個しか通さないという驚異的な精度が、高度なクリーン環境を支えているわけです。

ULPAフィルターとの違いと性能比較

よく比較されるものに「ULPA（ウルパ）フィルター」があります。ULPAはさらに高性能で、0.1μmの粒子を99.9995％以上捕集する基準を持っています。

半導体製造の露光装置周りなど、極限の清浄度が求められる場所ではULPAが選ばれますが、一般的な食品・薬品工場や精密機器の組み立てラインであれば、HEPAフィルターで十分な清浄度（ISOクラス5〜8程度）を確保できます。コストや空気抵抗（圧力損失）とのバランスを考えて、現場に最適な方を選択するのがスマートな手法です。

各種エアフィルターの比較

HEPAフィルターの構造と仕組み

微細ガラス繊維や合成繊維で構成されたフィルターメディア

HEPAフィルターのろ材（メディア）は、直径1〜10μm以下の極細ガラス繊維をランダムに配置して、紙状に漉き上げたものです。一見すると厚紙のように見えますが、ミクロの視点で見ると、非常に複雑に入り組んだ「繊維のジャングル」のような構造をしています。

この緻密な構造の中を空気が通り抜ける際に、浮遊している粒子が繊維に接触してトラップされます。最近では、より圧力損失を抑えた合成繊維（PTFEなど）を用いたモデルも登場しており、現場の省エネニーズに合わせて進化を続けています。

拡散・慣性衝突・遮断・静電引力の4つの捕集メカニズム

HEPAフィルターは、単に「網」でゴミを引っ掛けているわけではありません。以下の4つの物理現象を組み合わせて粒子を捕まえています。

• 慣性衝突：重さのある粒子が気流から外れて繊維にぶつかる。
• 遮断：粒子の端が繊維に触れて捕まる。
• 拡散：非常に小さな粒子が「ブラウン運動」で不規則に動き回り、繊維に接触して捕まる。
• 静電引力：静電気の力で粒子を繊維に吸い寄せる。

特に「拡散」のおかげで、ウイルスのような極微細な粒子に対しても高い捕集性能を発揮できるのが、HEPAフィルターの大きな強みです。

プリーツ加工と表面積拡大による高効率化

HEPAフィルターの断面を見ると、ろ材がアコーディオンのようにジグザグに折り畳まれているのが分かります。これを「プリーツ加工」と呼びます。

折り畳む手法によって、限られた枠の中に広大な表面積のろ材を収納することが可能になります。表面積が広がれば、それだけ空気抵抗（圧力損失）を低く抑えつつ、一度に大量の空気を清浄化でき、さらにフィルターの寿命も延ばすことができるようになります。

捕集効率と性能評価の基準

EN1822に基づく等級（H10～H14など）

欧州規格のEN1822では、フィルターの捕集効率によって細かく等級が分かれています。一般的にHEPAフィルターと呼ばれるのは「H13（99.95％以上）」や「H14（99.995％以上）」のクラスです。

これより一段階低いものは「EPAフィルター（E10〜E12）」、さらに高いものは「ULPAフィルター（U15〜U17）」と呼ばれ、区別されます。現場の要求清浄度に合わせて、どの等級のフィルターを搭載した装置を選ぶべきかを確認する指標として活用されています。

MPPS（最も浸透しやすい粒径）に対する性能試験

高性能なフィルターの試験では、「MPPS（Most Penetrating Particle Size）」という考え方が重要です。これは、そのフィルターにとって最も捕集が難しい（＝最も浸透しやすい）サイズの粒子を特定し、その粒径において試験を行うというものです。

弱点となるサイズで規定の性能をクリアしていることを証明することで、全ての粒子に対して高い安全性を担保しています。最新の計測技術によって、ナノ単位での性能評価が常に行われています。

パーティクルカウンターやDOP試験による性能確認

フィルターの出荷時や設置後には、「パーティクルカウンター」を用いた清浄度の測定や、DOP（フタル酸ジオクチル）粒子を用いたリーク試験（完全性試験）が行われます。

フィルター自体に穴が開いていないか、あるいは枠（フレーム）との間に隙間がないかをチェックするこの試験は、クリーンルームの信頼性を守るために欠かせない手順です。定期的な検査を行う手法こそが、異物混入事故を未然に防ぐ鍵となります。

交換時期とメンテナンスのポイント

一般的な交換目安（6ヶ月～1年）と使用環境による違い

HEPAフィルターの交換時期は、一般的に「6ヶ月〜1年」と言われることが多いですが、これはあくまで目安です。実際には、前段にあるプレフィルターや中性能フィルターがどれだけ機能しているかによって、寿命は大きく変わります。

外気導入が多い環境や、粉塵が発生しやすい現場では、半年を待たずに限界が来ることもあります。逆に、多段構成で完璧に保護されている場合は、1年以上性能を維持できるケースもあります。現場の稼働状況に合わせた個別の判断が重要です。

圧力損失の確認とフィルター劣化のサイン

交換時期を見極める最も確実な方法は、差圧計で「圧力損失（空気抵抗）」をモニタリングすることです。ゴミが溜まって目詰まりしてくると、空気が通りにくくなり、差圧計の数値が上がります。

初期の抵抗値に対して「2倍」程度の数値になった時、あるいは装置の設計上の最終圧損に達した時が、交換のタイミングです。これを無視して使い続けると、風速が落ちてエアシャワーの除塵効果がなくなるだけでなく、フィルターが破損して汚染物質が漏れ出すリスクが高まります。

メンテナンス時の注意点と安全対策

HEPAフィルターの交換作業時には、「物理的な衝撃を与えない」ことが鉄則です。ろ材の極細ガラス繊維は非常に繊細で、指で触れたり、工具をぶつけたりしただけで簡単にピンホール（小さな穴）が開いてしまいます。

また、医薬品工場やバイオ関連の現場では、フィルターに菌やウイルスが捕集されている可能性があるため、適切な防護服を着用し、取り外したフィルターを密閉して廃棄するなどの安全対策を徹底する必要があります。自分たちで行うのが難しい場合は、専門のメンテナンス業者に依頼するのが安心な手法です。

【PR】微細な粒子を効率よく除去できる
エアシャワーメーカー・三共空調

三共空調のエアシャワーは、オーダーメイドで企業の動線に合わせて設計でき、現場の生産効率と衛生レベルを同時に高めることが可能です。

ここでは、三共空調のエアシャワーの製品情報や強みなどを紹介します。

三共空調のエアシャワーがオススメの理由

【強み1】長期間、衛生状態を維持できる高い耐久性

食品工場などの水洗いや薬液殺菌が頻繁に行われる環境では、設備の「サビ」や「腐食」が大きな衛生リスクとなります。三共空調のエアシャワーは、腐食耐性に優れたステンレス製の床パネルを標準仕様として採用しています。

また、メインフィルターには抗菌・防カビ性能を備えたタイプをラインナップ。現場が求める清浄度や予算に応じて最適な提案が受けられるため、食品業界において3,800台以上もの導入実績を誇ります。企業の信頼を長期的に守り抜く設計が、多くの現場で支持されている理由です。

【強み2】現場組立式で、どんな設置場所にも柔軟に対応

既存の工場にエアシャワーを導入する際、ネックとなるのが「搬入経路」です。三共空調の製品は、パネルユニットを現地で組み立てる方式のため、狭い通路や曲がり角が多い現場でもスムーズに設置ができます。

人用の標準タイプはもちろん、多人数での通行や大型荷物に対応した仕様など、バリエーションも豊富です。工場のレイアウト変更や増築に合わせた柔軟なカスタマイズが可能なため、稼働を止めずに改善を進めたい企業にとって非常に心強い味方となります。

三共空調のエアシャワーの特徴

三共空調が提供するラインナップの中から、代表的なベーシックモデルを紹介します。

人通行用エアシャワーのベーシックモデル「AS-18」

画像引用元HP：三共空調公式HP（https://sankyo-ku.co.jp/advice.html）

高速エアを均一に照射し、約15～20秒のシャワーで衣類表面の粒子を徹底的に除去。さらに、床面からの強力な吸い込み機能によって、剥離した粒子の再付着を確実に防ぎます。

手動・自動ドアの選択や、インターロック機能による空気の遮断など、安全設計も万全です。手指消毒が完了しないとドアが開かないといった連動システムも構築でき、作業者の衛生意識向上にも貢献します。

AS-18の製品スペック

まとめ

HEPAフィルターは、極めて高い捕集性能を持つ空気清浄フィルターとして、さまざまな分野で活用されています。0.3μmの粒子を99.97％以上カットできるこの技術は、現代の高度な製造現場を支えるインフラそのものです。

正しい知識をもって用途に応じた選定とメンテナンスを行うことで、常に高水準の空気清浄を維持することができます。清浄度管理の基本として、HEPAフィルターの重要性を理解し、プレフィルターによる保護や差圧管理を通した適切な交換サイクルを確立しましょう。